土-箱形基础-结构动力相互作用的模态试验分析

进行了野外大比例(1：2)土-箱形基础-框架结构动力相互作用模型的试验研究．在假定环境激励是有限带宽白噪声的前提下，用NEXT法测试并分析了该7层框架结构模型脉动响应信号及其动力特性．借助在Matlab环境下编制的程序计算各点响应的功率谱，得到了模型前5阶自振频率．通过现场实测值与底部固结假定下结构三维有限元计算理论值的比较发现，考虑土-结构动力相互作用(SSI)时的自振频率比不考虑土-结构动力相互作用时结柏第一阶自振频率最大降低8．5％．     

单出杆双筒双线圈磁流变减振器理论建模及试验研究

采用键合图理论建立了单出杆双筒双线圈磁流变减振器阻尼力模型。首先结合本文设计的磁流变减振器结构,基于平行板下流量模型和键合图理论,建立了该减振器键合图模型,得出了考虑减振器运动位移、速度及加速度的阻尼力模型。基于该减振器阻尼力理论模型进行了减振器不同电流、速度下示功特性和速度特性仿真,并和减振器台架试验结果进行了对比,发现其示功特性曲线和速度特性曲线理论仿真与试验结果吻合。对减振器施加2A电流,运动速度为0.26 m·s~(-1)时,减振器阻尼力误差最小,为5.2%。对减振器不加载电流,运动速度为0.052 m·s~(-1)时,减振器阻尼力误差最大,为7.2%。     

基于正交设计的滑坡土体振后残余强度分析

地震滑坡次生灾害给我国西南山区人民的生命和财产造成了巨大的损失。目前对扰动条件下的滑坡岩土体变形破坏特征和残余强度的影响规律研究不够深入,尤其是振动参数对残余土体强度影响排序方面更是未形成有效参考资料。基于室内动三轴试验制备了多组非饱和土样,采用正交设计方法,通过改变振幅、振动频率和振动周次,分析了扰动对滑坡土体剪切强度的影响规律。结果表明:含水率对土体强度的影响最为明显,土体的残余强度随着含水率的增加而增加,含水率大于16%时,呈现出逐渐减小的趋势。筛选出对土体残余强度影响最大的振动参数组合为:振幅(2mm)-周次(8次)-频率(1.5Hz),其影响程度依次为:含水率振幅振动周次振动频率。试验结果结合区域内的降水与地震动参数区划图,能为区域滑坡灾害防治工作提供设计参考。     

土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1 000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1 000、1 400、1 600、1 800、2 200、2 600、2 800、3 000 mm)和弯喷管(800、1 600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明：喷管长度在800~2 600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1 800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1 800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。     

电动拖拉机机械电磁式振动馈能装置设计与性能研究

【目的】基于能量回收再利用的原理提出一种机械电磁式振动馈能装置,为解决电动拖拉机电池电量匮乏与持续工作时间短等问题提供参考。【方法】采用双单向离合器和齿轮齿条机构设计机械电磁式振动馈能装置,将其安装在电动拖拉机底盘与动力电池组之间,对装置的机械传动进行理论分析,考虑齿轮啮合副的啮合阻尼、时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传递误差以及单向离合器储备间隙等因素,建立振动馈能装置的动力学模型。对该模型特性进行分析,并就位移激励频率、振幅和外部负载对装置能量回收性能的影响规律进行仿真分析。最后试制样机,进行台架试验。【结果】仿真和台架试验结果显示,在位移激励频率为4 Hz、振幅为6.0 mm和外部负载为120 Ω的工况下,振动馈能装置的能量回收率最大,分别为34.94%和33.04%。同时,根据装置的电能再生率曲线可知,当位移激励一定时,电能再生率随外部负载的增大而增大;位移激励振幅越大,频率越大,装置的电能再生率也越大。【结论】所设计的机械电磁式振动馈能装置可以满足电动拖拉机振动能量回收的要求,具有明显的能量回收性能,能够为电动拖拉机振动能量的回收和电能补给提供技术支撑。     

输油气管道结构振动声辐射仿真分析

针对输油气管道中流体与结构之间的耦合作用引发的管道疲劳破坏和辐射噪声问题,采用有限元法进行流固耦合振动特性分析,得到固有振动频率和振动模态,分析流固耦合作用对输油气管道固有振动频率的影响;采用ANSYS软件进行谐响应分析,得到简谐激励作用下管道振动的位移、速度和加速度等参数;将谐响应分析得到的位移数据导入声学软件LMS Virtual.Lab,基于间接边界元法模拟得到管道振动的辐射声场,从而建立管道振动声辐射模型。研究结果表明:径厚比、是否考虑流固耦合作用以及管道形态均对管道的固有频率有不同程度的影响;不同径厚比管道的壁厚越小,辐射声压越大。输油气管道结构振动声辐射仿真分析可为管道辐射噪声控制和管道结构优化提供借鉴。     

振动力场作用下高分子熔体第一法向应力差的计算

基于连续介质力学、高分子微观结构动力学和流变测量学的基础理论，推导出了平行叠加振动条件下高分子熔体第一法向应力差的计算公式；相应地，建立了在自行研制的恒速型毛细管动态流变装置上计算高分子熔体第一法向应力差的步骤和方法．以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料，实验测量一定频率和振幅下毛细管的瞬态挤出胀大值、毛细管瞬时入口压力、活塞杆瞬时振动位移、瞬时入口压力与振动位移的相位差等参数值，将这些参数值代入上述计算公式即可求得LDPE熔体在毛细管壁处的第一法向应力差．     

热膨胀槽对硬质合金圆锯片横向振动的影响

为了揭示硬质合金圆锯片的热膨胀槽对锯片横向振动的影响,对不同槽长、槽宽及槽数的硬质合金圆锯片进行了不同转速下横向振动振幅的测试,其结果表明:增加槽数对降低锯片的振动量(振幅)效果尤其明显,在相邻的槽数中,奇数比偶数的效果更好。槽长各不相同的4个锯片,在整个转速范围内,槽长最大的(l=36mm)锯片的振动量比其他3种锯片小;槽宽b=2mm的锯片振动量比b=1mm或b=3mm和4mm时小。热膨胀槽的参数值各不相同的10个锯片,大部分在转速n=3500～4000r/min处振动量最小,但有的锯片在n=3500r/min或n=4000r/min处其振动量急剧上升,其原因在于,干扰力频率接近锯片的固有频率,而引起共振。     

油茶果采摘装置关键部件的设计与试验

为解决目前我国油茶果采摘效率低,劳动强度大,采摘成本高等问题,设计了一款油茶果采摘装置,并对其关键部件进行了详细设计.通过建立油茶果采摘力学模型和求解,得到影响油茶果的采摘因素.运用ADAMS仿真分析得到激振器最大输出加速度为124.7 m·s-2,激振器产生的最大惯性力为10.03 kN;结合油荼果采柄分离力试验结果,确定了采摘装置参数设计的合理性.正交试验表明:影响油荼果采摘率主次因素依次为激振频率、激振时间和激振幅值;影响花苞损伤率主次因素依次为激振频率、激振幅值和激振时间.采用综合评分法得到了油茶果采摘最佳参数组合,即激振时间为10s、激振频率为15 Hz、激振幅值为150 mm时,此时油茶果的采摘率为85.36％,花苞损伤率为14.35％.     

矩形储液箱静水压模态仿真分析与材料比选

基于模态分析理论,建立了矩形储液箱箱体和梁单元模型,分别对储液箱空载和满载状态的应力强度和六阶以下振动模态进行分析。结果表明:静水压下满载的支反力为8285.4N,空载的支反力为1222.9N,整个箱体的最大应力强度出现在箱体侧板底部与底板长支撑的连接处,箱体在x、y、z方向的最大位移均小于3.5mm,可以被实际工程所接受;各阶模态频率均非整体结构的共振频率,振型、振幅均在可控和可接受的范围内,可以满足军事装备对可靠性和安全性的要求。对316L、Q235和铝3种不同材料矩形储液箱的技术参数进行对比分析,认为Q235和铝两种材料在今后军事装备的整体性能改进、轻量化和可靠性设计等方面具有不同的技术优势。     

甘薯秧蔓粉碎还田机机架的模态分析与试验研究

针对甘薯秧蔓粉碎还田机正常工作时振动较大的问题,为减小共振的发生,利用三维软件Pro/E对4JHSM-90型甘薯秧蔓粉碎还田机机架进行参数化建模,采用有限元软件Abaqus建立了机架的有限元模型,求解出机架的前10阶模态频率和振型,并对机架进行了模态试验,验证理论分析的准确性。结果表明:在正常工作状态下,机架固有频率可以避开刀辊、变速箱、拖拉机等外部激振频率范围;机架的薄弱环节为左右两侧板,安装了加强槽钢的左侧板比右侧板振幅小。该研究可为甘薯秧蔓粉碎还田机机架结构的设计与优化提供参考。     

基于能量变分原理的单向悬索结构固有振动分析

固有振动分析是结构动力分析的基础,其目的是计算结构的固有频率和振型。基于能量变分原理提出了单向悬索结构的固有振动分析的简化方法,给出了自振频率和振型的简化计算公式。利用有限元方法对计算结果进行了验证,误差均在5%以内。与传统的Rayleigh法相比,由于考虑了各阶振型之间的相互耦合作用,计算结果更加精确。该方法可用于悬索结构的动力分析,也可作为有限元方法的补充。     

基于MATLAB花生收获机振动筛机构的运动学分析

针对目前花生收获机振动筛机构振动大、清土效果不理想和存在运动死点的问题,采用MATLAB的Simulink软件建立花生收获机振动筛机构仿真模型,分析图形化求解方法,通过设计并运行仿真模型得到振动筛的运动学变化曲线。结果表明,振动筛在x和y方向上的位移、速度、加速度均呈周期性变化,周期为0.3 s,振动幅值分别为23.4 mm和16.7 mm。振动筛机构周期性变化规律可视化的实现,进而选择最适合振动筛机构的尺寸,对优化花生收获机结构和提高收获质量具有重要意义。     

基于杂交水稻种子下落撞击特性的裂颖籽粒识别方法研究

[目的]由于不育系的一种遗传特征,杂交水稻种子存在较严重的裂颖现象,本文旨在研究一种杂交水稻裂颖种子有效识别方法,以达到减少、防止裂颖,提高种子储藏质量和秧苗素质及大田生产产量。[方法]利用压电式加速度传感器,获取杂交水稻种子下落撞击以65Mn钢为薄板材料的金属板悬臂梁产生的振动信号,并对撞击信号进行分析,实现水稻种子正常籽粒与裂颖籽粒的识别。通过正交试验分析钢板厚度、长度和种子下落高度对水稻裂颖籽粒识别率的影响。[结果]撞击振动信号的时域特征参数:电压最大值、极差、能量、均方根、峰度等可以作为区分水稻正常种子与裂颖种子的特征值,其中以能量作为区分标准效果最好,正常籽粒撞击钢板产生的能量普遍大于裂颖籽粒。钢板厚度为0.25 mm、板长为200mm,种子下落高度为250 mm时,检测综合识别率最大,其中,‘珍稻’综合识别率为85.10%;‘川优6203’的综合识别率为85.50%;‘荃优123’的综合识别率为84.40%;‘中1优188’的综合识别率为83.40%。[结论]通过分析杂交水稻种子下落撞击金属板的振动信号来识别水稻种子裂颖籽粒的方法可行。     

山地果园单向牵引式双轨运输机摩擦制动装置设计与试验

针对山地果园单向牵引式双轨运输机运行时存在钢丝绳松脱或断裂等问题,研制了一种摩擦制动装置,在描述载物滑车总体结构的基础上,重点分析了制动装置制动过程、关键结构的受力分析及台架制动测试试验.有限元分析表明,支撑柱的最大应力为6.3 MPa,最大位移为2.1×10-5 mm,且出现在支撑柱与摩擦片固定装置相连的螺栓截面上;轨道的最大应力为70.9 MPa,最大位移约为0.65 mm,且出现在直轨道与摩擦片接触面上,呈对称分布.台架试验结果表明,该制动装置的制动成功率为100％;高速摄影试验表明,随着装载质量的增大,制动时间及振幅均增加.该研究可为山地果园单向牵引式轨道运输机械的整机结构设计提供参考.     

小区小麦育种收获机机架模态分析及结构优化

【目的】减小小区小麦育种收获机工作过程中的振动对其作业可靠性、育种试验结果测定产生干扰.【方法】利用Solidworks软件对育种收获机机架进行参数化建模,结合有限元分析软件ANSYS Workbench提取出机架的前10阶固有频率和模态振型,在对比分析外部激振频率与机架固有频率特点的基础上,找出引起机架共振的环节,并对机架进行结构优化以避免共振现象的发生.【结果】当机架横梁厚度由3.0mm减为2.6mm,竖梁厚度由3.0mm减为2.8mm,圆杆直径由25mm减为21mm,板件厚度(包括侧板和底板)由1.5mm减为1.1mm后,优化机架的固有频率均有效避开了收获机各外部激振频率范围.【结论】该研究可以为小区育种收获机机架结构的设计与优化提供参考.     

大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究

以广州国际会展中心为工程案例,进行了刚性模型风洞试验和有限元模态分析,在此基础上计算了屋盖的风致位移响应,结果表明,对于屋盖风振响应影响最大的因素是结构的基阶振型,其次才是风荷载;随着阻尼比的增加,位移响应谱的共振峰得到了有效平抑,峰值位移响应也随之减小.基于现场实测,提出功率谱点积识别大跨屋盖结构竖向整体振动固有频率的方法,并与有限元计算结果进行了对比分析,实测得到的前4阶固有频率与振型均能与有限元模型较好吻合,其中基阶固有频率的相对误差仅为0.3%,证明了该方法的有效性.     

热带山地雨林不同结构与功能幼树的叶片特征比较

植物的生理生态特征决定了植物在生态系统中的分布模式和物种的丰度。在样地调查的基础上,应用Li-6400光合测定系统,研究了海南热带山地雨林3个层次的6个优势种与10个伴生种的光合作用参数,并测定了相应叶片的比叶面积。结果表明:16个树种的比叶面积为71.16~139.90 cm2·g~(-1)、单位面积最大光合速率(A-area)为2.95~13.27μmol·m~(-2)·s~(-1)、单位干质量最大光合速率(A-mass)为22.7~126.5μmol·kg~(-1)·s~(-1),单位面积暗呼吸速率(Rd-area)为0.02~1.15μmol·m~(-2)·s~(-1)、单位干质量暗呼吸速率(Rd-mass)为0.19~12.61μmol·kg~(-1)·s~(-1),光补偿点(LCP)为2.5~32.2μmol·m~(-2)·s~(-1),表观量子效率(Ф)为0.006 6~0.042 8μmol·μmol~(-1)。幼树的比叶面积随物种成树所在层次降低而减少(上层种中层种下层种),与单位干质量最大光合速率的次序一致,而与光补偿点的次序相反,但差异均不显著(P0.05)。中层种的幼树具有较高的暗呼吸速率和表观量子效率。优势种的单位面积最大光合速率显著大于伴生种(P0.05);优势种的单位质量最大光合速率、暗呼吸速率(Rd)和表观量子效率也大于伴生种,但差异不显著(P0.05);优势种的比叶面积和光补偿点低于伴生种,但差异不显著(P0.05)。优势种的暗呼吸速率和比叶面积显著正相关(P0.05);伴生种的暗呼吸速率和比叶面积不相关(P0.05)。不同类型幼树的叶片结构与功能的生态位分化,从功能性状的角度,为热带雨林维持高生物多样性以及保持物种长期共存提供了一个可能的解释。     

乌龙茶振动做青气流和摊叶厚度对青叶做青物理特性的影响

为研究振动做青对闽南乌龙茶青叶做青物理特性的影响,分析了不同气流输送方式的环境条件、不同气流输送方式和不同摊叶厚度对青叶叶温、水分和细胞破损率的影响,优化了气流输送方式和摊叶厚度参数,并与传统做青和空调做青进行了比较.结果表明:振青、晾青均输送0.64 m·s~(-1)微风气流,摊叶厚度为50 mm时,振动做青叶层空气的温度22.07℃、相对湿度66.61%、CO_2含量362.50μL·L~(-1),做青叶的叶温20.44℃,能为闽南乌龙茶振动做青提供适宜的叶层环境条件;振动做青叶的失水量和失水速率显著高于传统做青,细胞破损率及其均匀性显著高于空调做青.     

基于Ansys Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.